1、 中富工艺部中富工艺部 2011年年11月月喷锡工艺培训目录目录1)工艺简介2)流程3)工艺参数4)品质缺陷及解决5)环保问题 6)发展趋势1、工艺简介热风整平又称喷锡,是将印制板浸入熔融的焊料中,再通过热风将印制板的表面及金属化孔内的多余焊料吹掉,从而得一个平滑,均匀光亮的焊料涂覆层。1-2 热风整平可分为两种:a、垂直式 b、水平式1-3 热风整平工艺包括:烤板前处理 助焊剂涂覆 浸入熔融焊料 热风整 平 后处理1-4助焊剂性能要求a 热稳定性:燃点大于280,挥发性小,烟雾少,对设备无腐蚀 性,即 PH为中性。b 助焊剂活性:既能助焊,又不能对铜和焊料,造成腐蚀,以免加速 铜在熔融焊料中
2、的溶解。c 清洁性:易溶于水。d 粘度与表面张力粘度与表面张力:粘度与表面张力越小,助焊剂易流动,能充分湿 润铜表面,使焊料易与铜面生成Cu6Sn5金属化合物。粘度 与表面张力越大,将阻碍热传递,需较长的浸焊时间和较 高的焊料温度,若热量不够,使铜焊盘达不 到形 Cu6Sn5 的温度,而且造成润湿不良现象。(注:助焊剂清洁不净时,可能导致以后装配焊接时产生起 泡现象)备注:我司助焊剂液位控制要求:100-255mm1-5 关于漂铜 随着加工数量增加,焊料的铜含量也会增加,使焊料流动性能变差,影响外观(通常表现为锡粗)。所以要求Cu含量要求(有铅0.3%,无铅0.5%-0.9%)。当铜含量超过上
3、限时,可进行漂铜(我司采用硫磺除铜)。即在焊料槽温度降到191207,Cu的焊料固相线温度附近,大部分铜形成长金针状铜锡化合物.浮在焊液表面,焊热保持在固相线温度附近越长,焊料槽上部的铜浓度越高。我司采用硫磺除铜,除铜频率为1次/(400-500)2、热风整平工艺流程2-2 后处理流程程序:热水刷洗 毛辘擦洗 三段循环水洗 热风吹干。备注:我司热水洗温度控制要求:605,采用1000#磨刷,热 风温度为805。若松香清洁不净易导致波峰焊时有气 泡产生。3、工艺参数贴胶纸:在100左右辘板机上热压,速1m/min以 下,如有需要 可多次热压以避免在热整平时.胶纸被撕开,导致金手指上 锡。前处理:
4、主要起清洁、微蚀的作用。除去表面的有机物和氧化层、粗化表面通常微蚀量要求 在0.61um左右。目前我们采用 的都是SPS/H2SO4 体系。(1)预涂助焊剂 采用辘压+喷淋方式,即喷淋和胶辘涂敷助焊剂,第二(三)对 硅胶辘除去多余的助焊剂。(2)热风整平、焊热温度:Sn63Pb37共熔点183 。过高焊热温度可能破坏基材或使助焊剂点燃。温度过低,可能导致PTH孔堵塞。风刀空气温度:*风刀空气温度过低,容易引起孔塞,表面发暗,锡面哑 色。*风刀温度过高,使涂层变薄。*最好选择32020。风刀压力:*风刀压力增加,锡面越薄,反之锡面厚度增加。我司控制要求:3-5kg/cm2 浸锡时间:*浸焊时间和
5、取决于板厚和其它因素,停留时间延长有 助于焊料的铜面形成金属间化合物。*有铅浸锡时间1-4S。*无铅浸锡时间2-6S。喷气时间:*喷气时间主要影响焊料涂层厚度,喷气时间短,厚度 增加,并可能导致孔塞,孔小。薄板可相对短一点,厚 板大板要长一些。我司喷锡喷气时间要求:1.00.5S优秀的后处理制程的设计必须是板子清洗后:1、板弯翘维持最小比率;2、离子污染必须小于最高标准(一般为6.5g/cm2);3、表面绝缘阻抗(SIR)必须达最低要求。(一般标准:MIN7.0108,AVE7.0 109-喷锡水洗后 35,85%RH,24小时之内);4、板子表面无污垢、锡粉;5、板子必需干燥无水;1.31.
6、3锡炉中各种杂质的影响锡炉中各种杂质的影响 喷锡品质的好坏,因素复杂,除上述之锡炉温度高压喷气温 度以及浸锡时间外,另一个颇为重要的因素是污染的程度。温度与时间的控制以各种方式做监控。但是,杂质的实时 监控却是不可能的,它是需要特殊的分析设备来做精确分 析,如AA等。决定熔锡寿命的主要三个因素:一是铜污染,二松香碳化产 生的污物,三是锡铅的比例。当然其他的金属污染若有异常 现象,亦不可等闲视之。A A、铜、铜铜污染是最主要的,且产生来源亦是清楚不过。铜表面浸焊时,会产生一层IMC,那是因铜熔蚀到焊料中,形成化合物(Cu3Sn和Cu5Sn6),随着处理的面积增加,铜溶入焊料的浓度会增加,但它的饱
7、和点,即0.34%(在235),当超过饱和点时,锡面就会呈现颗粒状粗糙表面,这是因为IMC的密度低于熔溶态锡铅,它会migrate到锡铅表面,呈树状结晶,因此看起来粗糙。这种现象会有两个问题,一是外观,二是焊锡性。因PAD表面锡铅内含铜浓度高,因此在组配零件,会额外增加如波峰焊或回流焊时的设定温度,甚至根本无法吃锡。B B、锡、锡 锡和铅合金的最低熔点183,其比例是63:37,因此其比例若因制作过程而有变化,极可能因差异太大,而造成装配时的条件设定不良。一般锡含量比例变化在60.0-66.0%之间,尚不致于影响。若高于或低于此范围,除了改变其熔点外,并因此改变其表面张力,伴随的后果是助焊剂的
8、功能被打折扣。助焊剂最大的作用在清洁铜面并使达到较低的自由状态。而且后续装配时使用高速,低温的焊锡应用亦会大受影响而使表现不如预期。C、金、金 金也是一个常见的金属污染,若金手指板产量多时,更须注意控管。若焊料接触金面,会形成另一IMC层-AuSn4。金溶入焊料的溶解度是铜的六倍对 焊接点有绝对的伤害。有金污染的焊料表面看似结霜,且易脆。要彻底避免金的污染,可将金手指制程 放在喷锡之后,一旦金污染超过限度只能换锡。D、锑、锑 Antimony 锑对于焊锡和铜间的wetting亦有影响,其含量若超出0.05%,即对焊性产生不良影响E、表13.1是一般可容许的杂质百分比,所订的数字会比较严苛,这是
9、因为个别的污染虽有 较高的容忍度,但若同时有几个不同污染体,则有可能即使仅有容忍上限的1/2,但仍 会造成制程的不良焊锡性变差。序号元素无铅有铅控制范围%控制范围%1锡Sn余量630.52铅Pb0.05余量3锌Zn0.0020.0024锑Sb0.0500.3005铁Fe0.0200.0206镍Ni0.04%-0.07%/7铜Cu0.5%-0.9%0.3008镉Cd0.0020.0059鉍Bi0.0300.05010砷As0.0300.02011银Ag0.0500.07512铝Al0.0020.0024、设备调整与维护(1)风刀角度方向的调整与维护:风刀角度对热风整平质量影响很 大,若风刀角度都
10、为0,那么就有焊料喷到相对的风刀的风 刀口上堵塞风刀。降低风刀角度将使焊料向下喷,如果角度太 陡,就可能塞孔。(2)上下风刀间隙:间隙太大可能导致锡高,太小可能卡板或 损伤板面。(3)前后风刀的间距:调节不当可能导致孔塞或孔细。(4)焊料液位:液位太低会导致露铜。(5)气泵马达转速:若风台马达转速太低或进风孔堵塞会导致浮 床浮力不够易擦花锡面。5、安全及环保(1)安全由于锡缸的温度在250左右,故在保养及工作时注意穿 戴好劳保用品。另外,要注意清除地面油污,以防滑倒。(2)喷锡机排放的废气里面含有锡铅重金属及高温油,故一定要经 处理之后才能排放。6、发展前景 由于喷锡工艺很难处理废气排放等问题,所以渐渐地将被新工艺所取代。这些新工艺包刮沉金,沉银工艺以及有机保护膜等方法。